طراحي وساخت مبدل آبشاري براي ماشين سوئيچ رلكتانس با كاربرد در خودروي الكتريكي و هيبريدي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

برق

كارشناسي ارشد

در سال‌هاي اخير آلودگي‌هاي محيط زيست ناشي از استفاده سوخت‌هاي فسيلي افزايش داشته است. در ميان مصرف‌كنندگان سوخت‌هاي فسيلي وسايل نقليه برجسته هستند به همين دليل محققين به دنبال جايگزيني براي وسايل نقليه سوخت فسيلي هستند. بهترين گزينه‌هاي موجود وسايل نقليه الكتريكي و هيبريدي مي‌باشند. وسايل نقليه الكتريكي چون تنها از انرژي الكتريكي استفاده مي‌كنند بنابراين باتري و موتور الكتريكي آنها بايد براي حداكثر توان طراحي شود و نياز به ايستگاه‌هاي شارژ دارند به همين خاطر نياز به تكنولوژي بالايي براي طراحي آنها و همچنين نياز به زيرساخت براي ايجاد ايستگاه‌هاي شارژ است. اما وسايل نقليه هيبريدي چون از انرژي الكتريكي و سوخت فسيلي به صورت مكمل استفاده مي‌كنند در نتيجه باتري و موتور الكتريكي آنها لازم نيست براي حداكثر توان طراحي شود و نياز به ايستگا‌هاي شارژ ندارند. بنابراين وسايل نقليه هيبريدي در مناطق كمتر توسعه مناسب‌تر هستند. در وسايل نقليه هيبريدي و الكتريكي موتور الكتريكي سنكرون مغناطيس دائم به خاطر چگالي توان بالا معمولاً استفاده مي‌شود اما محققين به خاطر هزينه‌هاي بالاي مغناطيس دائم در توليد انبوه به دنبال جايگزيني براي موتور سنكرون مغناطيس دائم هستند. ماشين سوئيچ رلكتانس (SRM) به خاطر مزيت‌هايي از قبيل پايداري در برابر خطا، ساختار محكم و ساده، هزينه پايين و پايداري در محيط‌‌هاي سخت گزينه مناسبي مي‌باشد. SRM نياز به تأمين مدهاي تحريك و مغناطيس‌زدايي دارد به همين خاطر به مبدل نياز است در ميان مبدل‌هاي SRM مبدل پل نامتقارن به خاطر ساختار ساده، هزينه پايين، حفظ استقلال فازها و برآورده كردن مدهاي تحريك و مغناطيس‌زدايي گزينه مناسبي بشمار مي‌رود اما چون نمي‌تواند سطوح متنوع ولتاژ ايجاد كند عملكرد SRM را كاهش مي‌دهد. مبدل‌هاي آبشاري قابليت ايجاد سطوح ولتاژ متنوع دارند بنابراين اگر به صورت مبدل جلويي استفاده شوند مي‌توانند عيب مبدل پل نامتقارن را مرتفع سازند. از طرفي چون ساختار مبدل‌هاي آبشاري ماژولار است پس تلرانس خطاي توپولوژي را افزايش مي‌دهند كه يك مزيت بزرگي براي وسايل نقليه هيبريدي و الكتريكي است. مبدل آبشاري با داشتن ساختار ماژولار و تعداد پك‌هاي باتري مختلف مي‌تواند مسيرهاي شارژ و دشارژ همزمان را ايجاد كند بنابراين زماني كه تعدادي پك باتري در حال دشارژ هستند پك‌هاي ديگر در صورت لزوم مي‌توانند شارژ شوند بدين ترتيب رنج استفاده از انرژي الكتريكي افزايش مي‌يابد. بنابراين سعي گرديد مبدل آبشاري پيشنهاد گردد كه مزاياي ذكر شده را داشته باشد. يكي از معايب مبدل آبشاري وجود ديودهاي بسيار در مسير توان است بنابراين در مبدل پيشنهادي سعي شد تا با كاهش ديودها در مسير توان در مدهاي متنوعي كه مبدل پيشنهادي به ارمغان مي‌آورد تلفات هدايتي كاهش يابد. افزايش سوئيچ‌ها در مبدل آبشاري موجب افزايش هزينه مبدل مي‌شود بنابراين مبدل پيشنهادي با ساختار منحصر به فردي كه دارد نياز به منابع تغذيه گيت درايو را كاهش داده به صورتي كه با اضافه شدن هر ماژول يك منبع تغذيه جهت گيت درايو نياز مي‌شود در حالي كه هر ماژول شامل سه سوئيچ است بدين ترتيب هزينه مبدل كاهش مي‌يابد. همچنين براي افزايش كاربري امكان شارژ توسط شبكه نيز مهيا گرديد. در انتها نتايج شبيه‌سازي عملكرد مبدل پيشنهادي را تأييد مي‌كند و همچنين جهت بررسي دقيق‌تر و مقايسه با نتايج شبيه‌سازي مبدل پيشنهادي توسط نرم‌افزار Designer Altium طراحي و ساخته شده و توسط ستاپ آزمايشگاهي و F28335 dsp مورد آزمايش قرار گرفته و نتايج ارائه گرديده است كه اين نتايج ادعاهاي وارد شده را تأييد مي‌كنند.

221845

الكترونيك قدرت و ماشين هاي الكتريكي

مهندسي برق و كامپيوتر

دانشگاه صنعتي اصفهان